Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8

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Binär aus Dezimal

Beispiel:

Gib die Zahl 258 im Binärsystem an.

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20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 258 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:

258 = 256 + 2

= 1⋅256 + 0⋅128 + 0⋅64 + 0⋅32 + 0⋅16 + 0⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1

Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 258 = (1.0000.0010)2

Dezimal aus Binär

Beispiel:

Gib die Zahl (110.1001)2 im Dezimalsystem an.

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Als Dezimalzahl

20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:

(110.1001)2 = 1⋅1 + 0⋅2 + 0⋅4 + 1⋅8 + 0⋅16 + 1⋅32 + 1⋅64= 105

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (110.1001)2 = 105

ggT mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 50 und 84.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

50
= 2 ⋅ 25
= 2 ⋅ 5 ⋅ 5

84
= 2 ⋅ 42
= 2 ⋅ 2 ⋅ 21
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 7

Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:

2(die 2 kommt sowohl in 50 als auch 84 insgesamt 1 mal vor)

Da 2 = 2 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 2 auf jeden Fall ein Teiler von beiden Zahlen sein. Andererseits kann es keinen größeren gemeinsamen Teiler geben, denn sonst müsste ja in diesem größeren gemeinsamen Teiler noch ein weiterer gemeinsamer Primfaktor sein.

Unser größter gemeinsamer Teiler von 50 und 84 ist somit :
ggT(50,84) = 2

kgV mit Primfaktoren

Beispiel:

Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 21 und 12.

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Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:

21
= 3 ⋅ 7

12
= 2 ⋅ 6
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3

Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:

2 ⋅ 2(die 2 kommt in 12 insgesamt 2 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 3(die 3 kommt in 21 insgesamt 1 mal vor)

2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 7(die 7 kommt in 21 insgesamt 1 mal vor)

In 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 7 = 84 sind nun alle Primteiler von 21 und alle Primteiler von 12 enthalten. Also ist 84 ein Vielfaches von 21 und 12. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 21 oder 12 fehlen.

Das kleinste gemeinsame Vielfache von 21 und 12 ist somit :
kgV(21,12) = 84

ggT mit Euklid' schem Algor.

Beispiel:

Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 90 und 74.

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Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 90 und 74

=>90 = 1⋅74 + 16
=>74 = 4⋅16 + 10
=>16 = 1⋅10 + 6
=>10 = 1⋅6 + 4
=>6 = 1⋅4 + 2
=>4 = 2⋅2 + 0

also gilt: ggt(90,74)=2

Dezimal und Hexdezimal aus Binär

Beispiel:

Gib die Zahl (1.0101)2 sowohl im Dezimal- als auch im Hexdezimalsystem an.

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Als Dezimalzahl

20 = 1
21 = 2
22 = 4
23 = 8
24 = 16
25 = 32
26 = 64
27 = 128
28 = 256
29 = 512
...

Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:

(1.0101)2 = 1⋅1 + 0⋅2 + 1⋅4 + 0⋅8 + 1⋅16= 21

Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1.0101)2 = 21

Als Hexadezimalzahl

Jeder 4-er-Block wird in eine Hexadezimalzahl umgewandelt und diese werden hintereinander gesetzt:

(1)2 = 1⋅1 = 1 = (1)16

(0101)2 = 0⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 1⋅1 = 5 = (5)16

Somit ergibt sich die Hexadezimaldarstellung von (1.0101)2 = (15)16

alle Teiler einer Zahl

Beispiel:

Bestimme alle Teiler von 36 an:

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Wir suchen alle Teiler von 36. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.

Wenn eine Zahl ein Teiler von 36 ist, teilen wir 36 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 36 ergeben).

Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.

1 ist Teiler von 36, denn 36 = 1 ⋅ 36, also ist auch 36 ein Teiler.

2 ist Teiler von 36, denn 36 = 2 ⋅ 18, also ist auch 18 ein Teiler.

3 ist Teiler von 36, denn 36 = 3 ⋅ 12, also ist auch 12 ein Teiler.

4 ist Teiler von 36, denn 36 = 4 ⋅ 9, also ist auch 9 ein Teiler.

5 ist kein Teiler von 36, denn 36 = 5 ⋅ 7 + 1.

6 ist Teiler von 36, denn 36 = 6 ⋅ 6, also ist auch 6 ein Teiler.

Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil ja 7 kein kleinerer, sondern nur ein größerer Teiler sein könnte
- schließlich ist 7 ⋅ 7 = 49 > 36, aber die größeren Teiler haben wir ja bereits alle bei den kleineren mit erhalten.

Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 36:
1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 18, 36

Teilbarkeitsregeln rückwärts

Beispiel:

Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 2⬜4 sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.

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Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.
Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also ⬜4.

Da an der letzten Stelle eine 4 steht, muss an der vorletzten Stelle eine gerade Zahl (also 0, 2, 4, 6 oder 8) stehen, damit sie durch 4 teilbar ist (weil eben nur 04, 24, 44, 64, 84 durch 4 teilbar sind).

Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.

0: Dann wäre die Zahl 204, für die Quersumme gilt dann: 2 + 0 + 4 = 6, also durch 3 teilbar.

2: Dann wäre die Zahl 224, für die Quersumme gilt dann: 2 + 2 + 4 = 8, also nicht durch 3 teilbar.

4: Dann wäre die Zahl 244, für die Quersumme gilt dann: 2 + 4 + 4 = 10, also nicht durch 3 teilbar.

6: Dann wäre die Zahl 264, für die Quersumme gilt dann: 2 + 6 + 4 = 12, also durch 3 teilbar.

8: Dann wäre die Zahl 284, für die Quersumme gilt dann: 2 + 8 + 4 = 14, also nicht durch 3 teilbar.

Die möglichen Ziffern sind also 0 und 6.

Summe von Primzahlen

Beispiel:

Schreibe 24 als Summe von zwei Primzahlen:

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 24 bilden:

2 + 22 = 24, dabei ist 22 aber keine Primzahl

3 + 21 = 24, dabei ist 21 aber keine Primzahl

5 + 19 = 24, dabei ist 19 auch eine Primzahl

5 und 19 wären also zwei Primzahlen mit 5 + 19 = 24

Primfaktorzerlegung

Beispiel:

Bestimme die Primfaktorzerlegung von 48 :

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Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 48 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:

48
= 2 ⋅ 24
= 2 ⋅ 2 ⋅ 12
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 6
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3